Международная группа физиков из коллаборации FASER, которые трудятся на детекторе ATLAS, благодаря использованию эмульсионного детектора впервые в истории обнаружили нейтрино, которые появились на БАК (Большом адронном коллайдере). Вот про это уникальное событие и дальнейшие эксперименты и пойдет речь в этом материале.
Неуловимые нейтрино и его поиски
Нейтрино - это одна из наиболее сложных для наблюдения частиц в Стандартной модели. А сложность их изучения заключена в том, что все на данный момент известные ароматы нейтрино принимают участие исключительно в гравитационных и слабых взаимодействиях, и именно поэтому они практически не рассеиваются другими частицами.
Так для нейтрино с энергией в один мегаэлетрон/вольт длина пробега в твердом объекте составляет 10^15 километров. Простым языком говоря, такая частица сможет беспрепятственно пролететь колоссальное расстояние в твердом теле, прежде чем случайным образом столкнется с атомом вещества.
Также немаловажная особенность неуловимых нейтрино заключена в том, что у них экстремально маленький вес. Так совокупная масса всех трех ароматов нейтрино не более 0,26 электрон/вольт, а наиболее невесомое нейтрино предположительно имеет массу всего в 0,086 электрон/вольт. Это на 6 - 7 порядков меньше, чем масса такого элемента, как электрон.
Для того чтобы изучать эти частицы, по миру были построены специальные установки. Например, Super-Kamiokande обладает детектором в 50 000 тонн чистейшей жидкости, а в такой установке, как IceCube используется рабочее тело детектора в виде ледяного куба с длиной ребра в тысячу метров.
Вот только чтобы изучить, как взаимодействует нейтрино с другими частицами в расширенном диапазоне энергий начиная с 1980-х годов, инженеры изучали возможность фиксации нейтрино, которые появляются непосредственно на ускорителях частиц.
И вот в текущем году группа ученых, работающих на детекторе ATLAS, обнародовала анализ данных, которые были собраны еще в 2018 году. Так вот проведенный анализ продемонстрировал, что ученым впервые в истории удалось зафиксировать нейтрино, которые были рождены в БАК.
Нейтрино с энергией в тераэлектрон/вольт появлялись при распаде адронов, большей части пионов, каонов и D-мезонов, оные появлялись в результате столкновений протонов с совокупной энергией центра масс равной 13 тэраэлектрон/вольт.
Это событие ученые зафиксировали благодаря использованию эмульсионного детектора, который был расположен в 480 метрах от места столкновения частиц. В ходе эксперимента ученым удалось зафиксировать шесть проявлений взаимодействия нейтрино с материей со статистической значимостью в 2,7 стандартных отклонений.
Ученые также сообщили, что ранее выполненная работа - это всего лишь подготовка к более крупномасштабному эксперименту, запланированному на 2022-2024 года, когда будет идти второй большой сезон работы БАК.
Так, по предположениям физиков, в течение этого времени на Большом адронном коллайдере должно произойти примерно триллион случаев появления нейтрино с характерной энергией в один тераэлектрон/вольт. А зафиксировать ученым получится порядка 10 000 взаимодействий нейтрино с веществом.
Данный резкий рост числа фиксаций инженеры хотят добиться благодаря доработке детектора, в результате чего его масса возрастет с 29 кг до 1090 кг. Кроме этого, физики предполагают, что с новым детектором они смогут различать взаимодействие всех трех типов нейтрино при энергиях, которые просто физически недоступны для остальных установок по регистрации нейтрино.
Ну что ж будем следить за успехами и новыми открытиями ученых на БАК.
Ну а если вам понравился текущий материал, то не забудьте его оценить и подписаться на канал, чтобы не пропустить новые выпуски. Спасибо за ваше внимание!
